СО (г) + 2Н2 (г) = СН3ОН (г) Вычислите ΔН0298,, ΔS0298,,G0298. Возможно ли самопроизвольное протекание...

Для реакции СО (г) + 2Н2 (г) = СН3ОН (г) у нас есть следующие данные: ΔН0298 = -92,8 кДж/моль ΔS0298 = -194,3 Дж/(моль·К)

Для расчета G0298 используем уравнение Гиббса: ΔG0298 = ΔH0298 - TΔS0298

При стандартных условиях (T = 298 К) получаем: ΔG0298 = -92,8 кДж/моль - 298 К * (-194,3 Дж/(моль·К)) = -92,8 кДж/моль + 57,9 кДж/моль = -34,9 кДж/моль

Так как ΔG0298 < 0, реакция может протекать самопроизвольно в прямом направлении при стандартных условиях.

Для определения температуры, при которой наступит химическое равновесие, используем уравнение: ΔG = ΔH - TΔS

При равновесии ΔG = 0, поэтому: 0 = -92,8 + T * 194,3 T = 92,8 / 194,3 = 0,478 К

Таким образом, химическое равновесие наступит при температуре около 0,478 К.

Для начала, давайте рассчитаем изменения энтальпии (ΔH°), энтропии (ΔS°) и изменения стандартной свободной энергии Гиббса (ΔG°) для данной реакции при стандартных условиях (298 К).

Реакция: СО (г) + 2Н₂ (г) → СН₃ОН (г)

Чтобы вычислить эти величины, нам понадобятся стандартные энтальпии образования (ΔH°f), стандартные энтропии (S°) и стандартные свободные энергии образования (ΔG°f) для каждого вещества. Эти значения можно найти в справочной литературе.

1. Стандартные энтальпии образования (ΔH°f):

• ΔH°f [СО (г)] = -110.5 кДж/моль
• ΔH°f [Н₂ (г)] = 0 кДж/моль (поскольку это элемент в стандартном состоянии)
• ΔH°f [СН₃ОН (г)] = -200.7 кДж/моль

Теперь рассчитаем ΔH° реакции: ΔH° = Σ(ΔH°f продуктов) - Σ(ΔH°f реагентов) ΔH° = [-200.7] - [-110.5 + 2*0] ΔH° = -200.7 + 110.5 ΔH° = -90.2 кДж/моль

2. Стандартные энтропии (S°):

• S° [СО (г)] = 197.6 Дж/(моль·К)
• S° [Н₂ (г)] = 130.6 Дж/(моль·К)
• S° [СН₃ОН (г)] = 239.7 Дж/(моль·К)

Теперь рассчитаем ΔS° реакции: ΔS° = Σ(S° продуктов) - Σ(S° реагентов) ΔS° = [239.7] - [197.6 + 2*130.6] ΔS° = 239.7 - 197.6 - 261.2 ΔS° = 239.7 - 458.8 ΔS° = -219.1 Дж/(моль·К)

3. Стандартная свободная энергия Гиббса (ΔG°):

• ΔG°f [СО (г)] = -137.2 кДж/моль
• ΔG°f [Н₂ (г)] = 0 кДж/моль
• ΔG°f [СН₃ОН (г)] = -162.3 кДж/моль

Теперь рассчитаем ΔG° реакции: ΔG° = Σ(ΔG°f продуктов) - Σ(ΔG°f реагентов) ΔG° = [-162.3] - [-137.2 + 2*0] ΔG° = -162.3 + 137.2 ΔG° = -25.1 кДж/моль

Самопроизвольность реакции: ΔG° < 0 означает, что реакция самопроизвольна при стандартных условиях. Поскольку ΔG° = -25.1 кДж/моль, реакция самопроизвольна при 298 К.

Температура равновесия: Температура, при которой G° = 0 (температура химического равновесия), может быть найдена из уравнения Гиббса: ΔG° = ΔH° - TΔS° 0 = ΔH° - TΔS° T = ΔH° / ΔS°

Подставляем значения: T = -90.2 кДж/моль / -0.2191 кДж/(моль·К) T = -90.2 / -0.2191 T ≈ 411.5 К

Таким образом, при температуре около 411.5 К реакция достигнет химического равновесия.